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半导体激光器泵浦的大功率脉冲绿光激光器

马红玉  
【摘要】:LD泵浦的调Q全固态绿光激光器成为目前绿光激光器研究的主要方向,本论文在引文部分介绍了半导体激光器泵浦的全固态脉冲绿光激光器的主要特性、优点、应用领域及国内外发展现状。 在分析了固体激光器的工作原理的基础上,应用速率方程理论讨论了以四能级系统为模型的激光场与激光晶体之间相互作用理论,推导出了固体激光器的阈值功率、输出功率和斜效率等特性。在本章中还分析了在固体激光器件中常采用的二倍频技术,分析了相位匹配条件以及二次谐波高转换效率的实现条件。 运用矩阵光学的传输矩阵理论分析了Z型折叠腔声光调Q系统稳定运行的条件。应用数值分析讨论了激光晶体的热透镜焦距、腔的长度、反射镜的曲率半径等腔参数对系统稳定性的影响,得出腔长较小的腔较稳定的结论。 对声光调Q技术进行了分析,依据考虑Q调制之后的速率方程,研究了调Q激光器的优化问题。单端泵浦Z型折叠腔时,在泵浦功率为12.5W重复频率为20KHz时,获得了1.345W的平均功率和单脉冲能量为67μJ的绿光输出,此时的光—光转换效率为10.8%。当双端泵浦Z型折叠腔时,在当泵浦功率为25.9W,在重复频率35KHz时,获得了平均功率为4.7W单脉冲能量为134μJ的绿光输出,光-光转换效率为18.1%。 分析了侧面泵浦技术,对侧面泵浦的优势与实现侧面泵浦技术的方法进行了讨论。并且分析了Nd:YAG晶体的光学特性与光谱特性。应用前面几章讨论过的谐振腔设计理论设计了V型折叠腔,在侧面泵浦声光调Q腔内倍频的Nd:YAG绿光激光器中获得了20W的平均功率输出,此时单脉冲能量为800μJ,声光重复频率为25KHz。 最后为本论文的总结与建议部分。


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